a ambalajelor polimerice - tsocm.pub.ro - Curs 4 - SIPOL.pdf · •Se pot obţine obiecte din materiale plastice expandate •Posibilitatea automatizării integrale a întregii linii

Ambalaje polimerice. © UPB

1

Ambalaje polimerice

Curs 4

Tehnologii primare de obţinere

a ambalajelor polimerice

- extrudere

- injecţie

- compresie

- turnare centrifugală

Extruderea

Principiul extrudării: trecerea polimerului adus în stare de topitură (fluidă)

printr-o filieră de formă corespunzătoare produsului finit, sub acţiunea unor

forţe de presiune generate de extruder.

- cea mai utilizată tehnologie de formare a produselor finite şi semi-finite din

polimeri (peste 50%)

Avantajele utilizării procedeului de extrudere la prelucrarea polimerilor:

- costuri scăzute de prelucrare

- costuri reduse ale reperelor (subansamblelor)

- capacitate de producţie ridicată

- secţiune transversală uniformă a reperelor

- posibilitatea utilizării unui număr însemnat de polimeri

- posibilitatea colorării polimerilor direct în extruder


2

Rolurile extruderului:

- dozează şi transportă materialul granular (pulverulent)

- încălzeşte şi topeşte polimerul

- omogenizează topitura

- generează presiunea necesară pentru trecerea polimerului prin filieră

Extruderea

Utilizare: - obţinerea de filme, folii, plăci şi tuburi.

Extruderea foliilor

- se obţin prin extrudere cu cap de filare cu duză lată

- polimerul este extrudat la temperaturi cât mai mari, pentru a reduce la

minim viscozitatea topiturii

- răcirea se realizează cu aer, prin imersare directă în apă, pe cilindri

răciţi în interior sau combinaţii ale acestor variante.

- grosimea foliei – până la 0,2 - 0,3 mm (limită inferioară)

http://www.directindustry.com/prod/breyer-gmbh-maschinenfabrik/product-75056-1431265.html

http://www.boco.cz/en/products/division-extrusion-technologies/extrusion-tools/flat-head/extruder-and-blow-extruder-die-heads/


3

Extruderea foliilorEtirarea

- foliile extruse prin acest procedeu sunt supuse de regulă etirării, proces ce

se realizează la temperaturi apropiate de temperatura de curgere, dar

sub aceasta valoare (între Tg si Tcu)

- prin etirare foliile se subţiază → macromoleculele se orientează → creşte

rezistenţa la tracţiune şi se reduce alungirea la rupere → avantaj

pentru ambalajele alimentare

- gradul de etirare atinge 200-600 % faţă de dimensiunile iniţiale

- există şi posibilitatea etirării biaxiale, caz în care după încălzire, folia

este trecută prin două operaţii de etirare, longitudinal şi transversal


https://www.andritz.com/products-and-services/pf-detail.htm?productid=22477

Etirare bidimensionala cu cleme


4


Etirare prin incarcare electrostatica

Extruderea plăcilor

- obţinerea plăcilor plane de diferite grosimi

- o mare varietate de polimeri (PS, ABS, PP, PE)

- plăcile subţiri sunt utilizate pentru obţinerea ambalajelor alimentare prin

termoformare (pahare, containere, farfurii, tăvi şi caserole pentru margarină,

iaurt, deserturi, etc)


5

Extruderea plăcilor

Linia de prelucrare în vederea obţinerii plăcilor subţiri conţine

următoarele elemente:

- role de preluare şi transport

- instalaţie de tăiere

- extruder cu cap de filare cu duză lată (similar foliilor)

- sistem de netezire a plăcilor (calandru cu cilindri lustruiţi) → cilindrii

sunt termostataţi prin circulaţie de fluid → răcirea progresivă şi

controlată a plăcilor după netezirea suprafeţelor

Coextruderea plăcilor

Coextruderea = extrudere simultană a mai multor straturi de material (de la

două sau mai multe extrudere) prin aceeaşi filieră.

- grosime minimă 30 - 120 μm.

- Unul şi acelaşi extruder poate depune unul sau două straturi de polimer.

- Fiecare extruder trebuie să asigure o curgere laminară a topiturii de

polimer → pentru evitarea amestecării straturilor.

- se pot obţine folii sau plăci multistrat cu 2-9 straturi

- Polimeri: PET, PEÎD, PEJD, PS, ABS, Acetat de celuloză, PMMA, EVA


6

Coextruderea plăcilor

- Fiecare polimer (strat) are un rol bine determinat:

- contactul direct cu alimentul

- barieră la arome, CO2, O2

- compatibilizarea sau adeziunea altor straturi

Extruderea foliilor şi filmelor suflate

- cel mai simplu, cel mai productiv şi cel mai economic procedeu de

fabricare a foliilor de înaltă calitate

Principiul metodei → extruderea continuă a unui tub cu pereţi subţiri →

care este dilatat cu ajutorul unei suprapresiuni de gaz

- grosimea variază de la câţiva microni la zecimi de mm.

- dezvoltarea tehnologiei este legată de PEJD

- până la obţinerea PEJD se obţineau folii din alte materiale plastice

numai prin turnare sau calandrare.

- diametrul foliilor variază de la câţiva cm până la 24 m

- procedeul aplicabil pentru filme din PEÎD, PEJD, PEJDL şi PP.


7



Caracteristici:

- presiunea gazului duce la creşterea diametrului → etirare transversală

- productivitatea instalaţiei este limitată de posibilităţile de răcire a tubului

suflat

- raportul de suflare = raportul dintre diametrul tubului suflat şi cel al

fantei de extrudere = 2:1 – 3:1 (uzual)

- etirarea longitudinală este asigurată de rolele de tragere şi aplatizare

- proprietăţi uniforme pe ambele axe → este necesar ca etirarea

longitudinală = etirarea transversală


8


Coextruderea foliilor suflate

Procedeul permite combinarea unor materiale termoplastice de naturi diferite:

polietilenă - poliamide, polietilenă – polistiren.


9

Folii termocontractibile

Etirarea mono sau bidirecţională a foliilor la temperaturi peste temperatura

de vitrifiere (Tg), urmată de răcirea rapidă → tensiuni interne.

Folii contractibile din: PEJD, PEÎD, PEJDL, PP, PET, PVC, PLA etc.

La reîncălzire → tensiunile interne tind să se relaxeze, folia revenind

practic la dimensiunile iniţiale, anterioare etirării → „memoria

materialelor plastice”

Folia etirată (denumită (termo)contractibilă) la încălzire se contractă

datorită eliberării tensiunilor interne → „încorsetarea” obiectului

ambalat într-o peliculă transparentă, etanşă şi elastică

Folii termocontractibile


10

Extrudere-suflare corpuri cave

- butelii (sticle, flacoane) şi alte tipuri de corpuri cave (goale la interior).

Polimeri utilizaţi: poliolefine, PVC plastifiat, PET, polistiren, ABS, PBT,

EVOH, Nylon etc.

- în interiorul tubului se suflă aer comprimat → tubul din polimer, aflat în

stare visco-plastică este dilatat până la pereţii matriţei în contact cu

care se răceşte

Etape:

- extruderul debitează continuu un semifabricat sub formă de tub

- tubul se introduce între bacurile unei matriţe care definesc conturul

exterior al produsului dorit

- matriţa se închide apoi, închizând totodată şi capătul tubului debitat



11


Formarea prin injecţie

Principiul metodei → injectarea polimerului topit într-o matriţă

rece la o presiune foarte mare.


12



Avantaje:

• Viteză ridicată de formare

• Precizie deosebită a obiectelor formate din materiale plastice

• Pierderi minime prin rebuturi

• Prelucrări minime ale pieselor (obiectelor) finite injectate

• Complexitatea obiectelor obţinute este virtual nelimitată

• Dimensiuni variate: de la foarte mici (< 1 g) la foarte mari (> 50 kg)

• Se pot obţine obiecte din materiale plastice expandate

• Posibilitatea automatizării integrale a întregii linii de injecţie

• Posibilitatea obţinerii de obiecte prin injecţie-suflare (ptr. sticle din PET)

• Pret de cost scăzut al obiectelor obţinute

Dezavantaj principal: preţul ridicat a agregatelor de injecţie (matriţei).


13

Formarea prin compresie

Principiul metodei: polimerul topit este presat în matriţă

Etapele formării prin compresie:

I - alimentarea matriţei deschise cu material polimeric

(granule, pastile, pulbere, semifabricat preformat).

Polimerul poate fi preîncălzit → scurtarea ciclului de

formare.

IV - ejectarea piesei din matriţă cu ajutorul unui aruncător

II - închiderea, încălzirea polimerului (uniformă în toată

masa) până la temperatura de topire şi presarea cu

ajutorul părţii superioare a acesteia (de regulă acţionată

hidraulic).

III - răcirea uniformă a obiectului format prin presare până

la temperatura indicată pentru scoatere.


- productivitate: până la 100.000

preforme/oră

- cilindrii din polimer sunt debitaţi

de un extruder vertical

- 48 cavităţi de formare dispuse pe

un carusel rotitor (aprox 10

rot/min)

- presiune poanson - 2 t

- ciclul de formare - 6,5 s → 90%

presare

- post-răcire pe bandă-rulantă →

suflare de aer rece în

interiorul preformelor

Obţinerea preformelor pentru sticlele din PET

Preform Advance Molding (PAM) – 2007


14


Avantaje:

- posibilitatea obţinerii de obiecte cu dimensiuni mari

- pierderi reduse de polimer

- minimizarea stresului intern şi a deformării pieselor

- acurateţe şi stabilitate dimensională excelentă

- contracţie redusă şi reproductibilă

- bună finisare a suprafeţei obiectelor formate

- productivitate ridicată a procedeelor moderne care combină

formarea prin compresie cu injecţia sau extruderea

Dezavantaje:

- productivitate scăzută a tehnologiei clasice

- nu este indicată pentru obiecte fragile sau cu forme complexe

- adâncimea cavităţii limitată la 2-3 ori diametrul acesteia

- cantitatea de material introdus în matriţă trebuie strict controlată

Formarea prin turnare centrifugală

Principiu: fabricarea pieselor goale în interior într-o singură etapă utilizând

temperatura şi rotaţia biaxială.

Etapele formării:

- introducerea pulberii sau pastei de polimer, cântărită în

prealabil, într-o formă metalică goală

- răcirea obiectului, timp în care rotaţia formei continuă

- forma se închide etanş şi se supune unei rotaţii, simultan

cu încălzirea acesteia. Polimerul este astfel topit şi

distribuit pe pereţii formei datorită forţei centrifuge

- după răcire forma se deschide şi produsul obţinut este

scos din aceasta.


15


Pentru demularea obiectului:

- folosirea de agenţi de demulare:

Polimeri prelucraţi prin această metodă: PE (peste 80%), PP, PVC, PA, PC...

- de unică folosinţă - se aplică la obţinerea fiecărui obiect în parte, se

îndepărtează odată cu ejectarea obiectului din formă - compuşi

siliconici

- semipermanenţi, care se aplică pe suprafaţa formei şi rezistă la un

număr însemnat de cicluri - polisiloxani

- acoperirea permanentă a matriţei cu teflon


Avantaje:

- obţinerea de obiecte complicate ca design, cu volume foarte variate (5 - 25.000 l)

- posibilitatea varierii grosimii peretelui funcţie de necesităţi

- preţ redus al utilajelor → se lucrează la presiune normală

- uniformitate a grosimii peretelui, care nu este subţiat la extremităţi.

- rezistenţă la fisurare şi la coroziune → datorită absenţei stresului intern

Dezavantaje:

- încălzirea/răcirea ansamblului matriţă + polimer → consumuri energetice ridicate

- durata mare a etapei de încălzire + temperatura ridicată din cuptor → pot

determina degradarea termică a polimerului

- presiune atmosferică → în interiorul matriţei aer → oxigenul poate determina

degradare termo-oxidativă → stabilizarea polimerilor cu antioxidanţi

Documents

a ambalajelor polimerice - tsocm.pub.ro - Curs 4 - SIPOL.pdf · •Se pot obţine obiecte din materiale plastice expandate •Posibilitatea automatizării integrale a întregii linii